chapter1 Overview

1.DSP48E1 Slice Overview

FPGA对数字信号处理（DSP）应用非常有效，因为它们可以实现定制，以及完全并行算法。 DSP应用使用了许多二进制乘法器和累加器，而它们最好要在专用DSP Slice中实现。所有7系列FPGA具有许多专用的、全定制的低功耗DSP Slice，结合了高速和小尺寸的特点，同时能保持系统设计灵活性。 DSP Slice还提高了除了数字信号处理以外的许多应用的速度和效率，例如宽动态总线移位器，存储器地址发生器，宽总线多路复用器和存储器映射I / O寄存器。 DSP48E1 Slice的基本功能如图1-1所示。有关完整的详细信息，请参阅图2-1和第2章，DSP48E1描述和细节。

DSP功能的一些亮点（Highlights）包括：

25 × 18 two’s-complement multiplier（25×18二进制补码乘法器）:

Dynamic bypass(动态旁路)

48-bit accumulator（48位累加器）:

Can be used as a synchronous up/down counter(可以用作同步向上/向下计数器)

Power saving pre-adder（省电预加法器）:

Optimizes symmetrical filter applications and reduces DSP slice requirements（优化对称滤波器应用并降低DSP Slice要求）

Single-instruction-multiple-data (SIMD) arithmetic unit（单指令多数据（SIMD）算术单元）:

Dual 24-bit or quad 12-bit add/subtract/accumulate（双24位或四通道12位加/减/累加）

Optional logic unit（可选逻辑单元）:

Can generate any one of ten different logic functions of the two operands（可以生成两个操作数的十个不同逻辑函数中的任何一个）

Pattern detector（模式检测器）:

Convergent or symmetric rounding收敛或对称舍入
96-bit-wide logic functions when used in conjunction with the logic unit与逻辑单元一起使用时，96位逻辑功能

Advanced features高级功能:

Optional pipelining and dedicated buses for cascading用于级联的可选流水线和专用总线

2.相对于上一代的特征

7系列FPGA DSP48E1 Slice功能相当，完全兼容Virtex®-6 FPGA DSP48E1 Slice，以及Virtex-5 FPGA DSP48E Slice的超集。 7系列FPGA DSP48E1 Slice提供的功能比Spartan®-6 FPGA系列的DSP48A1片有更多功能：

Wider functionality in DSP48E1 than DSP48A1:

Multiplier width is improved from 18 x 18 in the Spartan-6 family to 25 x 18 in the 7series
The A register width is improved from 18 bits in the Spartan-6 family to 30 bits in the 7 series:

- A and B registers can be concatenated （串联）in the 7 series

- The A register feeds the pre-adder in the 7 series instead of the B register

Cascading capability on both pipeline paths for larger multipliers and larger post-adders

Unique features in DSP48E1 over DSP48A1:

Arithmetic logic unit (ALU)
SIMD mode
Pattern detector
17-bit shifter

Virtex-6系列DSP设计直接迁移到7系列的DSP资源。具有级联DSP片的设计迁移应考虑每列DSP片的数量。 Spartan-6系列DSP设计可以转换为7系列，但设计人员应该研究如何利用DSP48E1 Slice的更强大功能。有关更多信息，请参阅UG429,7系列FPGA移植用户指南。

3.Device Resources

DSP资源在所有7系列系列中进行了优化和扩展，提供了一种通用架构，可提高实施效率，IP实施和设计迁移。 DSP48E1 Slice的数量以及DSP与其他器件资源之间的比例区分了7系列系列。
7系列系列之间的迁移不需要对DSP48E1进行任何设计更改。
有关7系列FPGA的DSP48E1可用资源，请参见表2-1。有关所有7系列FPGA的最新信息，请参见7系列FPGA概述[参考2]。

4.Design Recommendations

许多DSP设计非常适合7系列架构。为了最好地使用该体系结构，需要了解底层特性和功能，以便设计输入代码可以利用这些资源。 DSP48E1资源自动用于大多数DSP功能和许多算术功能。在大多数情况下，应推断出DSP资源。请参阅您首选的综合工具文档，以获取有关确保DSP48E1切片正确推断的指南[Ref3] [Ref4]。综合工具可以推断资源。实例化可用于直接访问特定的DSP48E1切片功能。使用DSP48E1切片的建议包括：

Use signed values in HDL source
Pipeline for performance and lower power, both in the DSP48E1 slice and fabric

Use the configurable logic block (CLB) carry logic (进位逻辑)to implement small multipliers, adders, and counters
Use CLB SRLs, CLB distributed RAM, and/or block RAM to store filter coefficients（使用CLB SRL，CLB分布式RAM和/或Block RAM来存储滤波器系数）
Set USE_MULT to NONE when using only the adder/logic unit to save power
Cascade using the dedicated resources rather than fabric, keeping usage to one column for highest performance and lowest power
Consider using time multiplexing for the design

有关设计技术的更多信息，请参见第3章，DSP48E1设计注意事项。

5.Stacked Silicon Interconnect

DSP切片不能跨插入器（超逻辑区域（SLR）边界）级联。有关堆叠硅互连（stacked silicon interconnect SSI）技术的更多信息，请参阅WP380，Xilinx堆叠硅互连技术可提供突破性的FPGA容量，带宽和功效。

Xlinx DSP 48E1（二）